DE69216552T2

DE69216552T2 - Röntgenbelichtungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen

Info

Publication number: DE69216552T2
Application number: DE69216552T
Authority: DE
Inventors: Ryuichi Ohta-Ku Tokyo Ebinuma
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-11-01
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JPH05129189A; CA2081642C; US5347561A; DE69216552D1; EP0540302B1; EP0540302A1; JP3184582B2; CA2081642A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenstrahlexpositionsapparatur zum Exponieren eines Substrats, beispielsweise eines Wafers, zum Beispiel unter Verwendung von weichen Röntgenstrahlen, ein Verfahren zur Röntgenstrahlexposition und ein Halbleiterbauelement-Fertigungsverfahren unter Verwendung eines derartigen Verfahrens.
Es wurden Röntgenstrahlexpositionsapparaturen vorgeschlagen (zum Beispiel EP-A-01 78660) die die Strahlung eines Synchrotrons (SOR) oder andere Arten weicher Röntgenstrahlen verwenden, und in denen der Abschnitt des optischen Wegs des Beleuchtungslichts, der sich vor einer Maske befindet, in einem Vakuum oder in einer He-Atmosphäre angeordnet ist, um die Dämpfung der Röntgenstrahlen zu verringern, während die Maske, ein Substrat (beispielsweise ein Wafer) diese Komponenten tragende Einheiten und dergleichen in einer Luftumgebung bei atmosphärischem Druck angeordnet sind.
Ein Expositionsverfahren, welches Röntgenstrahlen als Beleuchtungslicht verwendet, dient zum Drucken eines Schaltungsmusters mit dünner Linienbreite, die kleiner ist als die Grenze der Auflösung einer Verkleinerungs-Projektions- Belichtungsapparatur, die mit Ultraviolettstrahlen arbeitet.
Um eine derart dünne Linienbreite zu realisieren, muß jeder der Faktoren, die Fehler in der Genauigkeit der Linienbreite verursachen, so gesteuert werden, daß er innerhalb einer vorbestimmten Genauigkeit bleibt.
Diese Faktoren beziehen sich beispielsweise auf die Genauigkeit bei der Fertigung der Maske, einen Resistprozeß für den Wafer und die Auflösung der Expositionsapparatur.
Im allgemeinen macht eine Röntgenstrahlexpositionsapparatur Gebrauch von einem sogenannten Nahexpositionsverfahren, bei dem ein Expositionsvorgang durchgeführt wird, während sich in der Nähe eines Wafers eine Maske befindet. Bei diesem Verfahren wird die Linienbreite eines zu exponierenden Musters beispielsweise beeinflußt durch die Fresnel-Beugung aufgrund der Musterkanten der Maske, und den Halbschatten des Beleuchtungslichts. Das Ausmaß dieses Einflusses variiert mit den Änderungen der Expositionsmenge, die sich aus dem Produkt der Expositionszeit und der Stärke des Beleuchtungslichts oder der Absorptionskraft eines Resistmaterials errechnet.
Um also die Auflösung der Expositionsapparatur zu steigern und die Linienbreite eines zu druckenden Musters präzise zu steuern, ist es notwendig, die Expositionsmenge präzise zu steuern.
Die Spezifikationen der benötigten Steuerungsgenauigkeit für die Expositionsmenge der Expositionsvorrichtung berechnen sich folgendermaßen:
Wenn die angestrebte Genauigkeit der Linienbreite eines Musters für eine Linienbreite von 0,3 µm zu ± 5 % angenommen wird, muß die Linienbreite in einem Bereich von 0,3 x 0,05 = 0,015 (µm) gesteuert werden. Wenn der der Druckgenauigkeit der Expositionsappartur zuzuordnende Anteil des Gesamtfehlers mit dem halben Wert des Gesamtwerts angesetzt wird, beträgt die zulässige Schwankung der Druckgenauigkeit 0,015 x ½ = 0,0075 (µm). Das heißt, Schwankungen in der Linienbreite, die durch die Expositionsapparatur verursacht werden, müssen innerhalb von 0,0075 µm gehalten werden.
Der Einfluß der Steuerungsgenauigkeit des Betrags der Exposition für die Linienbreite aufgrund der Fresnel-Beugung und des Halbschattens der Lichtquelle der Apparatur ist beispielsweise beschrieben in NTT R & D, April 1990, S. 605.
Entsprechend dem Ergebnis von Versuchen nach diesem Bericht ändert sich die Linienbreite um 0,002 µm, wenn die Belichtungsmenge sich um 1 % ändert. Dieser Wert stimmt im wesentlichen überein mit dem Ergebnis der Berechnung unter Berücksichtigung der Fresnel-Beugung und dergleichen.
Um also eine Genauigkeit der Linienbreite von weniger als 0,0075 µm zu erhalten, müssen folgende Relationen erfüllt sein:
0,2 x ΔD/D < 0,0075
ΔD/D < 0,0375,
wobei ΔD/D die Steuerungsgenauigkeit der Expositionsmenge ist.
Das heißt, die Steuergenauigkeit für die Expositionsmenge muß innerhalb von 3,75 % liegen.
Es können die folgenden Faktoren berücksichtigt werden, die Fehler in der Expositionsmenge hervorrufen.
Diese Faktoren beinhalten Schwankungen der Intensität der Lichtquelle, Schwankungen des Reflexionsvermögens eines Röntgenstrahlspiegels in einer Röntgenoptik, die zum Aufweiten der Expositionszone und zum Auswählen von Röntgenstrahlen vorbestimmter Wellenlänge dient, Schwankungen der Dicke eines Trennfensters zwischen der Luft und einer He-Atmosphäre oder einer vakuumdichten Kammer zum Leiten des Beleuchtungslichts, Schwankungen der Dichte von He oder der Luft im optischen Weg des Beleuchtungslichts aufgrund von Temperaturschwankungen oder Druckschwankungen von He oder Luft, Schwankungen der Dicke einer Maskenmembran, der Genauigkeit der Einstellungen der Belichtungszeit und dergleichen.
Unter diesen Faktoren haben Druckschwankungen der Luft folgenden Einfluß.
Wenn Röntgenstrahlen mit einer Wellenlänge von 10 Å eine Distanz von 10 mm in Luft eines Drucks von 1 atm zurücklegen, wird die Stärke der Röntgenstrahlen um etwa 99 % gedämpft. Ändert sich in diesem Zustand der Druck um 1 %, ändert sich die Intensität der Röntgenstrahlen nach dem Zurücklegen der Strecke um etwa 2,3 %.
Dieser Wert ist ein nicht vernachlässigbarer Wert, da die kombinierten Faktoren, die Ursache für Fehler in der Expositionsmenge sind, innerhalb einer Genauigkeit von etwa 3,75 % gesteuert werden müssen.
Die EP-A-01 78660 offenbart eine Vorrichtung, welche umfaßt:
Eine Substrathalteeinrichtung zum Halten eines Substrats in einer Luftumgebung auf atmosphärischem Druck; und eine Einstelleinrichtung zum Einstellen der Röntgenstrahl-Expositiosmenge eines Substrats zum Kompensieren einer Röntgenstrahldämpfung. Wie offenbart, durchläuft der Röntgenstrahlweg eine Kammer, die eine Heliumumgebung bei reduziertem Druck enthält; das Substrat ist auf einer Bühne außerhalb der Kammer gelagert. Die Heliumumgebung wird mit Hilfe von aus der Kammer herausführenden Schläuchen probenweise geprüft, und mit Hilfe von an die Schläuche gekoppelten Sauerstoff- und/oder Stickstoffsensoren wird der Probenateil von Sauerstoff, Stickstoff oder beidem erfaßt. Die zeitliche Steuerung des Öffnens und des Schließens eiens Verschlusses wird abhängig von der ermittelten Menge Sauerstoff und/oder Stickstoff gesteuert, um die Röntgenstrahlexposition einzustellen. Allerdings gibt es keine Kompensation für Änderungen, die in der Dämpfung der Röntgenstrahlen im Bereich des Luftspalts zwischen der Kammer und dem Substrat als Ergebnis von Änderungen des atmosphärischen Drucks auftreteten.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Steuergenauigkeit der Expositionsmenge in einer Röntgenstrahl-Expositionsapparatur dadurch zu verbessern, daß Schwankungen des Expositionsbetrags verringert werden, die durch Schwankungen des atmosphärischen Drucks verursacht werden.
Entsprechend den beigefügten Ansprüchen ist erfindungsgemäß eine Einrichtung vorgesehen zum Erfassen von Information über den atmosphärischen Druck in der Nachbarschaft des Substrats. Diese Information wird als Grundlage zum Berechnen von Röntgenstrahl-Intensitätsinformation verwendet, und entsprechend diesem Berechnungsergebnis erfolgt die Einstellung der Röntgenstrahlexposition.
Anzumerken ist, daß es bekannt ist, den atmosphärischen Druck bei anderen Typen von Röntgenstrahl-Expositionsapparaturen zu erfassen.
In der JP-A-61-35450 und Patent Abstracts of Japan, Band 10, Nr.190 (P-474), 4. Juli 1986, ist eine optische Belichtungsapparatur offenbart, in der das Substrat in einer Luftumgebung auf atmosphärischem Druck gehaltert wird.
Der atmosphärische Druck sowie weitere Parameter, darunter Temperatur und Feuchtigkeit, werden gemessen, und die Meßwerte dienen als Grundlage für die Steuerung der Fokussierung.
In der JP-A-03101216 und Patent Abstracts of Japan, Band 15, Nr.288 (E-1092), 22. Juli 1991, ist eine Röntgenstrahl-Expositionsapparatur offenbart, bei der das Substrat in einer Kammer gehaltert wird, die eine Heliumumgebung bei verringertem Druck enthält. Eine Differenz zwischen Innendruck und atmosphärischem Druck wird überwacht, und die Heliumzufuhr wird so gesteuert, daß eine konstante Druckdifferenz beibehalten wird. Die zeitliche Steuerung eines Verschlusses zum Einstellen der Exposition wird gesteuert, wobei diese Steuerung abhängt von der Messung des absoluten Drucks innerhalb der Kammer.
In den begleitenden Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, welches den Aufbau einer Röntgenstrahl-Expositionsapparatur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine Querschnittansicht eines speziellen Beispiels eines Maskenhalteteils;
Fig. 3 ein Diagramm, welches den Durchlauf bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen veranschaulicht, und
Fig. 4 ein Diagramm, welches den detaillierten Ablauf eines Waferprozesses zeigt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung wird lediglich beispielhaft gegeben.
Fig. 1 ist ein Diagramm, welches den Aufbau einer Röntgenstrahl-Expositionsapparatur gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In Fig. 1 wird ein als Substrat dienender Wafer 1 von einer Wafereinspannung 2a gehaltert, welche als Substrathalteeinrichtung dient und an einer Waferstufe 2 vorgesehen ist. Der Wafer befindet sich an einer Stelle, in der Nähe eines Durchlaßfensters 5 einer luftdichten Kammer 4. Ein Maskenhalter 6, der als Vorlagenhalteeinrichtung zum Halten einer Maske 3 dient, die ihrerseits eine Vorlage bildet, befindet sich an einem Ende der luftdichten Kammer 4 und haltert einen Drucksensor 7 zum Erfassen der Schwankungen des atmosphärischen Drucks zwischen dem Durchlaßfenster 5 und dem Wafer 1. Ein als Expositionsbetrag-Einstelleinrichtung dienender Verschluß 8 zum Steuern der Expositionsmenge für den Wafer 1 und eine Ausrichtoptik 9 zum Erfassen der Relativstellung der Maske 3 in Bezug auf den Wafer 1 sind innerhalb der luftdichten Kammer 4 aufgenommen. Die Ausrichtoptik 9 richtet die Maske 3 dadurch mit dem Wafer 1 aus, daß sie die Position des Maskenhalters 6 steuert.
Nach dem Verringern des Drucks in der luftdichten Kammer 4 mit Hilfe eines eine Vakuumpumpe 10, ein Ventil 11 und einen Drucksensor 13 aufweisenden Vakuumsystems wird die luftdichte Kammer 4 mit Heliumgas gefüllt, welches von einer Heliumgasquelle 14 stammt. Eine Vakuumabtrennung 16 aus Beryllium oder dergleichen, befindet sich zwischen einer Strahlführung 15, die unter Vakuum gehalten wird, um Röntgenstrahlen in die luftdichte Kammer 4 einzuleiten, und einer Öffnung 4a der luftdichten Kammer 4.
Ein Ausgangssignal von dem Drucksensor 7, welches Information über den atmosphärischen Druck repräsentiert, wird von einer arithmetischen Einheit 17 in ein Signal umgesetzt, welches die Schwankungen der Dämpfung von Röntgenstrahlen aufgrund des atmosphärischen Drucks repräsentiert, und das Signal wird an eine Steuereinheit 19 gegeben, die eine Treibereinheit 18 ansteuert, welche ihrerseits den Verschluß 8 antreibt.
Eine Strahlungsquelle 20 enthält ein SOR-Bauelement oder dergleichen, um Röntgenstrahlen zu erzeugen. Die von der Strahlungsquelle 20 abgestrahlten Röntgenstrahlen werden von der Strahlführung 15 in die luftdichte Kammer 4 eingeleitet. Sie laufen dann durch den Verschluß 8 und das Durchlaßfenster 5, um die Maske 3 und den Wafer 1 zu erreichen, die sich in Luft befinden. Obschon die Maske 3 und der Wafer 1 sich an Stellen in der Nähe des Durchlaßfensters 5 befinden, ist die Dämpfung der Intensität der Röntgenstrahlen durch die Luft ziemlich groß.
Folglich ist es möglich, Schwankungen des Betrags der Röntgenexposition für den Wafer 1 dadurch zu unterbinden, daß man die Dämpfung der Intensität der Röntgenstrahlen verringert. Verringert wird die Dämpfung dadurch, daß der Wafer 1 möglichst dicht an das Durchlaßfenster 5 herangebracht wird und die Schwankungen des atmosphärischen Drucks mit Hilfe des Druckfühlers 7 nachgewiesen werden, Schwankungen der Intensität der Röntgenstrahlen von der arithmetischen Einheit 17 unter Verwendung des Ausgangssignals des Drucksensors 7 berechnet werden, und der Verschluß 8 von der Steuereinheit 19 und der Treibereinheit 18 nach Maßgabe des Ausgangssignals der arithmetischen Einheit 17 gesteuert wird.
Die Berechnung der Schwankungen der Intensität der Röntgenstrahlen erfolgt beispielsweise auf folgendem Weg: Die als Beleuchtungslicht dienenden Röntgenstrahlen werden von der Luftschicht zwischen dem Durchlaßfenster 5 und dem mit einem Resistmaterial beschichteten Wafer 1 gedämpft. Der Dämpfungsfaktor ändert sich in Abhängigkeit der Schwankungen der Dichte der Luftschicht.
Wenn die Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen einer Wellenlänge λ mit η bezeichnet wird, die Änderungsgeschwindigkeit der Luftdichte mit Δx und die Durchlässigkeit für Δx = 0 mit η&sub0; bezeichnet wird, und wenn Δx klein ist, lassen sich Änderungen der Durchlässigkeit, die durch Schwankungen der Luftdichte verursacht werden, folgendermaßen ausdrücken:
Δη= Δxlnη&sub0;.
Die Durchlässigkeit η von Röntgenstrahlen ändert sich in Abhängigkeit der Wellenlänge der Röntgenstrahlen. Wenn die Dicke der Luftschicht zwischen dem Durchlaßfenster 5 und dem mit einem Resistmaterial beschichteten Wafer 1 zu 10 mm angenommen wird, gelangen etwa 10 % der Röntgenstrahlen mit einer Wellenlänge von 10 Å durch die Luftschicht, das heißt η&sub0; = 1. Ohne Gegenmaßnahmen führen die Schwankungen der Durchlässigkeit zu Schwankungen in der Expositionsmenge. Um die Schwankungen innerhalb der oben beschriebenen Steuergenauigkeit zu halten, das heißt Δη < 0,0375, muß folgende Ungleichung erfüllt sein:
Δx < 0,0375/ In0,1 = 0,0163.
Die Expositionsapparatur befindet sich im allgemeinen in einem Reinraum, in dem eine Temperaturregelung mit einer Temperaturregelgenauigkeit von etwa ± 0,1 ºC erfolgt. Allerdings wird nicht der atmosphärische Druck geregelt. Wenn die Temperatur zu 23 ºC angenommen wird, ruft die Regelgenauigkeit von ± 0,1 ºC Schwankungen der Luftdichte von 0,1/(273 + 23) = 0,000338 hervor. Dieser Wert ist geringer als der oben angegebene Wert und ist deshalb ein ausreichender Wert.
Andererseits ändert sich der atmosphärische Druck möglicherweise um 20 mbar in Bezug auf 1013 mbar. Ein solcher Wert ruft Schwankungen der Dichte von 20/1013 = 0,01974 hervor, was im Vergleich zu dem obigen Wert nicht vernachlässigt werden kann.
Um dieses Problem zu lösen, kann man ein Verfahren in Betracht ziehen, bei dem Druckschwankungen dadurch reduziert werden, daß der Druck in dem Reinraum, in dem sich die Expositionsapparatur befindet, geregelt wird. Allerdings erfordert die Regelung des Drucks der Kammer eine komplizierte Apparatur.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Druck der Kammer mit Hilfe des Drucksensors 7 gemessen, die Durchlässigkeit für Beleuchtungslicht für jede Welle bei dem Druck wird von der arithmetischen Einheit 17 berechnet, und es wird die von dem Resistmaterial absorbierte Leistung berechnet, wodurch sich eine angemessene Expositionszeit bestimmt, um die Expositionsmenge so zu korrigieren, daß sie einen bestimmten Wert aufweist. Es ist lediglich notwendig, daß die zeitliche Steuerung der Korrektur der Geschwindigkeitsschwankungen des atmosphärischen Drucks folgt. Folglich muß die Korrektur nicht unbedingt bei jedem Expositionsvorgang erfolgen.
Der Wert der Schwankungen in der Durchlässigkeit ändert sich für jede Wellenlänge. Im Idealfall also muß die Durchlässigkeit für jede Wellenlänge bei dem Druck berechnet werden, und eine Änderung der Gesamtmenge des Beleuchtungslichts muß im Hinblick auf die von dem Resistmaterial absorbierte Energie und der Wichtung berücksichtigt werden. Allerdings kann man ein simples alternatives Verfahren einsetzen, bei dem der Korrekturwert dadurch erhalten wird, daß man eine Änderung des Drucks mit einer Konstanten innerhalb eines zulässigen Bereichs der Regelgenauigkeit für die Expositionsmenge multipliziert.
Die obige Berechnungsverarbeitung wird im einzelnen erläutert.
Wenn das Wellenlängenspektrum einer Röntgenstrahlquelle, beispielsweise dasjenige von SOR-Licht oder dergleichen, eine gewisse Breite besitzt, bestimmt sich der von einem Wafer absorbierte Expositionsbetrag durch folgenden Ausdruck:
D = Δt i(p)
= Δt λη(λ,p) ηm(λ) α (λ) (λ)dλ,
worin bedeuten: η(λ,p) die Röntgenstrahldurchlässigkeit der Luft als Funktion von λ und p; ηm(λ) die Röntgenstrahldurchlässigkeit der Maskenmembran als Funktion von λ; α(λ) die Röntgenstrahlabsorption des Resistmaterials als Funktion von λ; (λ) die Intensität der Röntgenstrahlen unmittelbar nach der Vakuumabtrennung als Funktion von λ; λ die Wellenlänge der Röntgenstrahlen; p die Luftdichte; Δt die Expositionszeit; i(p) die Intensität der von dem Resistmaterial absorbierten Röntgenstrahlen; und D die von dem Resistmaterial absorbierte Expositionsmenge.
Im Fall von SOR-Licht, ist X im Bereich von etwa 1 Å - 100 Å verteilt. Da die oben beschriebenen Parameter entsprechend der Röntgenstrahlwellenlänge stark differieren, werden sie als Funktion der Wellenlänge λ ausgedrückt.
Es wurde bereits der Umstand beschrieben, daß die Durchlässigkeit des Luftteils, durch den das Expositionslicht läuft, entsprechend der Luftdichte differiert.
Die arithmetische Einheit 17 berechnet also zuerst die Dichte der Luft aus dem Wert des Luftdrucks, um Schwankungen der Luftdichte zu erhalten. Anschließend wird der Wert 11 für jede Wellenlänge gelesen, die notwendigerweise aus für die Apparatur spezifischen Bedingungen bestimmt wird (beispielsweise dem Abstand zwischen der Vakuumabtrennung und der Maske, der Dichte und der Reinheit der Luft und dergleichen), und der Wert η wird korrigiert (das Korrekturverfahren wurde bereits erläutert). Die Werte ηm, α und I für jede Wellenlänge werden ebenfalls aus der Datenkette ausgelesen, und der Wert i wird berechnet (Daten für die Parameter η, ηm, α und I für jede Wellenlänge sind vorab in die Speichereinrichtung der arithmetischen Einheit 17 eingegeben worden. Für den Wert η wird der Wert η&sub0; bei Normaldruck in die Datenmenge eingegeben).
In der Praxis erfolgt die Berechnung λdλ in der Form
ΣλΔλ.
Der Wert Δt kann so eingestellt werden, daß der Betrag D einen vorbestimmten Wert erhält.
Wenn folgende Approximation gilt:
di/d = d/d λ η(λ, ) ηm(λ) (λ)dλ α (Konstante),
wird der Wert i( ) dargestellt durch
i( ) = α Δ i( &sub0;),
wobei &sub0; der Wert des Normaldrucks und Δ die Differenz zwischen dem Normaldruck und dem ermittelten Druck ist.
Die arithmetische Einheit 17 kann den Wert i( ) aus der Differenz Δ und dem Wert i( &sub0;) berechnen und den Wert Δt bestimmen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird Strahlungslicht von einem SOR- Bauelement als Beleuchtungslicht verwendet, dessen Intensitätsverteilung und Wellenlängenverteilung Schwankungen innerhalb der Expositionszone aufweisen. Um eine gleichmäßige Expositionsmenge innerhalb der Expositionszone durch Korrektur der Intensitätsverteilung und der Wellenlängenverteilung des Beleuchtungslichts zu erreichen, sind Verfahren bekannt, bei denen beispielsweise die Belichtungszeit lokal mit Hilfe eines Belichtungsverschlusses geändert wird, oder die Belichtungsmenge dadurch eingestellt wird, daß die Abtastgeschwindigkeit eines Spiegels eines Beleuchtungssystems geändert wird. Da Information über den atmosphärischen Druck verfügbar ist, wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel bevorzugt die Information über den atmosphärischen Druck zu der oben beschriebenen Einstellung der Belichtungsmenge zurückgeführt. Genauer gesagt, das Profil der Einstellung der Belichtungszeit innerhalb der Expositionszone läßt sich nach Maßgabe der Schwankungen des atmosphärischen Drucks ändern, oder das Profil der Abtastgeschwindigkeit des Beleuchtungssystems läßt sich nach Maßgabe der Schwankungen des atmosphärischen Drucks ändern.
Mehr zu bevorzugen ist das Steuern der Treibereinheit 18 in Abhängigkeit der Schwankungen der Temperatur und der Feuchtigkeit der Luft und der Schwankungen des Drucks, der Temperatur, der Reinheit und dergleichen des Hehumgases innerhalb der luftdichten Kammer, zusätzlich zu den oben beschriebenen Schwankungen des atmosphärischen Drucks.
Figur 2 ist eine Querschnittansicht eines spezifischen Beispiels eines Maskenhalteglieds, welches derart ausgebildet ist, daß sich eine Maske so dicht wie möglich an einem Durchlaßfenster befindet. Bei diesem Beispiel wird eine Maskeneinspannung 23a zum Halten einer Maske 23 von einer Maskenbühne 26 eines Maskenhalterahmens 26a, der an einem Ende der luftdichten Kammer 4 befestigt ist, gehalten. Der Maskenhalterahmen 26a besitzt eine Ausnehmung 26b, wo sich ein Durchlaßfensterkanal 25a befindet, von dem ein Ende an dem Maskenhalterahmen 26a befestigt ist. Das Durchlaßfenster 25 wird am anderen Ende des Durchlaßfensterkanals 25a gehaltert. Außerhalb des Durchlaßfensters 25 innerhalb der Ausnehmung 26b befindet sich ein Drucksensor 27. Indem man das Durchlaßfenster 25 so dicht wie möglich an die Maske 23 mit Hilfe des Durchlaßfensterkanals 25a heranbringt, wird die Dämpfung von Röntgenstrahlen aufgrund der Luft verhindert.
Wie oben beschrieben, können entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Schwankungen der Intensität der Beleuchtung, verursacht durch Schwankungen des atmosphärischen Drucks, unterbunden werden. Folglich ist es möglich, die Steuergenauigkeit für die Belichtungsmenge ebenso wie die Auflösung zu verbessern.
Als nächstes wird ein Halbleiterbauelement-Fertigungsverfahren erläutert, welches mit der oben erläuterten Röntgenstrahl-Expositionsapparatur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung arbeitet.
Fig. 3 zeigt den Ablauf von Schritten bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen (Halbleiter-Chips von IC's (integrierten Schaltungen), LSI's (integrierten Großschaltkreisen) oder dergleichen, Flüssigkristalltafeln, CCD's (ladungsgekoppelte Bauelemente) oder dergleichen). Im Schritt 1 (Schaltungsentwurf) erfolgt der Schaltungsentwurf der Halbleiterbauelemente. Im Schritt 2 (Maskenfertigung) werden Masken hergestellt, auf denen die entworfenen Schaltungsmuster ausgebildet sind. Im Schritt 3 (Waferfertigung) werden Wafer unter Verwendung eines Stoffs wie Silicium oder dergleichen hergestellt. Schritt 4 (Waferprozeß) wird als Vorprozeß bezeichnet, bei dem auf den Wafern mit Hilfe von Photolithographie unter Verwendung der oben beschriebenen Masken und Wafer die eigentlichen Schaltungen ausgebildet werden. Der nächste Schritt 5 (Zusammenbauprozeß) wird als Nachprozeß bezeichnet, bei dem unter Verwendung der im Schritt 4 hergestellten Wafer Halbleiter-Chips hergestellt werden, und der einen Zusammenbauprozeß (Anritzen und Bonden), und einen Einkapselungsprozeß (Chip-Einkapselung) und dergleichen beinhalten. Im Schritt 6 (Inspektion) erfolgen Prüfungen, beispielsweise Prüfungen zur Betriebstüchtigkeitsbestätigung, Haltbarkeitsprüfung und dergleichen für die im Schritt 5 hergestellten Halbleiterbauelemente. Die Fertigung von Hableiterbauelementen wird abgeschlossen, nachdem die oben beschriebenen Prozesse durchlaufen sind, anschließend werden die hergestellten Bauelemente ausgeliefert (Schritt 7).
Fig. 4 zeigt den detaillierten Ablauf des oben angegebenen Waferprozesses. Im Schritt 11 (Oxidation) wird die Oberfläche des Wafers oxidiert. Im Schritt 12 (CVD) wird auf der Oberfläche des Wafers eine Isolierschicht gebildet. Im Schritt 13 (Elektrodenbildung) werden auf der Oberfläche des Wafers durch Aufdampfen im Vakuum Elektroden gebildet. Im Schritt 14 (Ionenimplantation) werden Ionen in den Wafer einimplantiert. Im Schritt 15 (Resistprozeß) wird der Wafer mit einem photoempfindlichen Material überzogen. Im Schritt 16 (Exposition) wird das auf der Maske ausgebildete Schaltungsmuster mit Hilfe der oben beschriebenen Röntgenstrahl-Expositionsapparatur auf den Wafer aufbelichtet und gedruckt. Im Schritt 17 (Entwicklung) wird der belichtete Wafer entwickelt. Im Schritt 18 (Ätzen) werden die von dem entwickelten Resistmaterialbild verschiedenen Bereiche fortgeätzt. Im Schritt 19 (Resistabtrennung) wird das Resistmaterial beseitigt, welches nach Beendigung des Ätzvorgangs überflüssig ist. Durch Wiederholen dieser Schritte wird auf dem Wafer ein endgültiges Schaltungsmuster aus zahlreichen Mustern gebildet.
Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist es möglich, Halbleiterbauelemente mit hoher Integrationsdichte zu fertigen, die bislang nur schwierig herzustellen waren.
Die einzelnen schematisch oder durch Blöcke in den Zeichnungen dargestellten Komponenten sind auf dem Gebiet der Halbleiterbauelement-Belichtungstechnik bekannt, ihr Aufbau und ihre Betriebsweise sind für den Betrieb oder den besten Weg zur Ausführung der Erfindung nicht kritisch.

Claims

1. Röntgenstrahlexpositionsapparatur, umfassend:

- eine Substrathalteeinrichtung (2a) zum Halten eines Substrats (1) in einer Luftumgebung bei atmosphärischem Druck, und

- eine Einstelleinrichtung (8, 18, 19) zum Einstellen der Menge an Röntgenstrahlexposition für das Substrat (1), um eine Änderung der Röntgenstrahl dämpfung zu kompensieren,

gekennzeichnet durch

- eine Detektiereinrichtung (7) zum Detektieren von Atmosphärendruckinformation in der Nähe des von der Substrathalteeinrichtung (2a) gehaltenen Substrats (1),

- eine Berechnungseinrichtung (17) zum Berechnen von Intensitätsinformation der auf das Substrat (1) aufgestrahlten Röntgenstrahlen ansprechend auf das Detektier-Ausgangssignal der Detektiereinrichtung (7), und

- wobei die Einstelleinrichtung (8, 18, 19) auf die Berechnungseinrichtung (17) anspricht, um die Menge von Röntgenstrahlexposition nach Maßgabe des von der Berechnungseinrichtung berechneten Ergebnisses einzustellen.

2. Apparatur nach Anspruch 1, bei der

die Substrathalteeinrichtung (2a) außerhalb einer luftdichten Kammer (4) gelegen ist, die einen Teil des optischen Wegs für die Röntgenstrahlen umgibt.

3. Apparatur nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der

die Einstelleinrichtung (8, 18, 19) einen Verschluß (8) aufweist.

4. Apparatur nach Anspruch 3, bei der

die Einstelleinrichtung (18, 19) ein Treiberprofil zum Antreiben des Verschlusses (8) steuert.

5. Apparatur nach einem vorhergehenden Anspruch, weiter umfassend

eine Strahlungsquelle (20) zum Emittieren der Röntgenstrahlen.

6. Apparatur nach Anspruch 5, bei der

die Strahlungsquelle (20) eine Synchrotron-Strahlungsquelle (SOR) aufweist.

7. Apparatur nach einem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch

- eine Maskenhalteeinrichtung (6) zum Halten einer Maske (3) vor dem Substrat (1) in dem Weg der Röntgenstrahlen, und

- eine Ausrichtungsdetektiereinrichtung (9) zum Detektieren der relativen Lagebeziehung zwischen der Maske (3) und dem Substrat (1).

8. Apparatur nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der die Berechnungseinrichtung (17) die Durchlässigkeit jeder in den Röntgenstrahlen enthaltenen Wellenlängen berechnet.

9. Röntgenstrahlexpositionsverfah ren, umfassend die Schritte

- Halten eines Substrats (1) an einer vorbestimmten Stelle in einer Luftumgebung auf atmosphärischem Druck, und

- Einstellen der Menge der Röntgenstrahlexposition zum Kompensieren einer Änderung der Röntgenstrahldämpfung,

gekennzeichnet durch die Schritte

- Detektieren von Atmosphärendruckinformation in der Nähe des Substrats (1),

- Berechnen von Intensitätsinformation der auf das Substrat (1) aufgestrahlten Röntgenstrahlen basierend auf der detektierten Information, und

- Einstellen der Menge der Röntenstrahlexposition nach Maßgabe des Ergebnisses des Berechnungsschritts.

10. Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterbauelements, in dessen Verlauf ein Schaltungsmuster, welches von einer vor einem röntgenstrahlempfindlichen Resistkontaktwafer-Halbleitersubstrat (1) gehaltener Maske (3) definiert wird, auf das Substrat (1) durch Röntgenstrahlexposition übertragen wird, wobei die Röntgenstrahlexposition nach dem Verfahren gemäß Anspruch 9 durchgeführt wird.